أنظمة النجوم الثنائية موجودة في كل مكان. إنهم يشكلون نسبة كبيرة من جميع الأنظمة الشمسية المعروفة: مما يمكننا قوله ، حوالي نصف النجوم الشبيهة بالشمس لديها شريك ثنائي. لكن لم تتح لنا الفرصة حقًا لدراستها بالتفصيل حتى الآن. هذا على وشك التغيير. باستخدام بيانات من وكالة الفضاء الأوروبية مركبة الفضاء جايا ، قام فريق بحثي بتجميع ملف عملاق كتالوج جديد من أنظمة النجوم الثنائية القريبة ، ويظهر أن ما لا يقل عن 1.3 مليون منها موجود في غضون 3000 سنة ضوئية من الأرض.
يقدم هذا المسح التفصيلي لحي مجرتنا المحلي عينة هائلة من النجوم الثنائية للباحثين للبحث فيها. المسوحات السابقة للنجوم الثنائية ، مثل كتالوجات Tycho و Hipparcos (التي جمعت بين عامي 1997 و 2002) ، وجدت فقط حوالي 13000 نجم مزدوج. حجم عينة مسح Gaia الجديد أكبر 100 مرة ، مما سيسمح لعلماء الفلك بعمل نماذج أكثر دقة لتشكيل نظام النجوم.
يظهر السرب الكروي اللامع على يسار مركز المجرة في تمثيل هذا الفنان 3000 سنة ضوئية حول الأرض تم مسحها في الكتالوج الجديد للنجوم الثنائية. حقوق الصورة: كريم البدري / جامعة كاليفورنيا في بيركلي وجاكي فهرتي / AMNH
إن تأكيد وجود نظام ثنائي ليس بالمهمة السهلة. قد يكون النجمان اللذان يظهران بالقرب من بعضهما البعض في السماء من منظورنا بعيدًا جدًا عن بعضهما البعض ؛ تصادف أنها تقع على طول خط رؤية مشابه.
لمعرفة ما إذا كانت النجوم قريبة بالفعل من بعضها البعض ، يعتمد علماء الفلك على تأثير اختلاف المنظر: الحركة الظاهرة لجسم بعيد مع تغير وجهة نظر المراقب. بعبارة أخرى ، يحتاج علماء الفلك إلى مراقبة النجوم البعيدة مرتين ، من موقعين مختلفين في مدار الأرض حول الشمس. ستبدو مواقع النجوم في السماء متغيرة من منظور إلى آخر. إذا بدت النجوم التي يتم ملاحظتها تتحرك معًا ، فهي قريبة ؛ إذا لم يفعلوا ذلك ، فهم بعيدون.
يوضح هذا GIF اختلاف المنظر من خلال مقارنة صورتين لـ Proxima Centauri (أقرب نجم إلى شمسنا). تم التقاط الصورة الأولى من الأرض ، والثانية من نيو هورايزونز ، خارج بلوتو. يتضح من المقارنة أن Proxima Centauri أقرب إلينا كثيرًا من نجوم الخلفية ، والتي لا يبدو أنها تتحرك معها. حقوق الصورة: ناسا / معمل جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية / معهد ساوث ويست للأبحاث / مرصد لاس كومبريس / مرصد سايدنج سبرينج / إدوارد جوميز
المنظر هو الأكثر فائدة لقياس النجوم القريبة. بعد حوالي 3000 سنة ضوئية من الأرض ، فإن الحركة الظاهرة أصغر من أن تُقاس بدقة. لهذا السبب يركز هذا الكتالوج الجديد على الأنظمة الثنائية القريبة بدلاً من الأنظمة البعيدة.
يأمل الباحثون - كريم البدري ، وهانس والتر ريكس ، وتايلر إم هاينز - أن توفر مجموعة البيانات الجديدة لعلماء الفلك ثروة من فرص البحث الجديدة. يهتم الفريق بشكل خاص بدراسة الأزواج الثنائية التي تشمل الأقزام البيضاء (النجوم القديمة في مراحل تطورها الأخيرة). لم تعد الأقزام البيضاء تنتج تفاعلات اندماجية في صميمها ، مما يعني أنها تبرد ببطء بمرور الوقت بمعدل قابل للقياس. هذا يجعل من الممكن تقدير عمر الأقزام البيضاء ، في حين أن النجوم ذات التسلسل الرئيسي (النجوم في منتصف العمر مثل شمسنا) هي أصعب بكثير حتى الآن.
هذا هو المكان الذي تصبح فيه دراسة الأنظمة الثنائية مفيدة. كما أوضح الباحثون ، عادة ما تتشكل النجوم في أزواج ثنائية في نفس الوقت مع شركائها. وُلِد كلا النجمين 'من نفس سحابة الغاز ودور أحدهما حول الآخر منذ ذلك الحين. وبالتالي فإن لديهم نفس العمر والتكوين الأولي والمسافة ، ولكن بشكل عام كتل مختلفة وأحيانًا مراحل تطورية مختلفة. ' نتيجة لذلك ، إذا كان بإمكانك تحديد تاريخ نجم واحد في الزوج (لأنه قزم أبيض ، على سبيل المثال) ، فأنت تعرف أيضًا عمر النجم الآخر بالاقتران ، حتى لو كان تسلسلًا رئيسيًا (غير قابل للتمييز في العادة) نجمة.
في الكتالوج الجديد ، يوجد 15982 من هذه الأقزام البيضاء / ثنائيات التسلسل الرئيسي - حجم عينة ضخم يتجاوز أي شيء متاح من قبل ، وسيسمح لعلماء الفلك بفهم تاريخ النجوم القريبة الشبيهة بالشمس وعمرها وتطورها بشكل أفضل.
تحمل البيانات أيضًا بعض المفاجآت. أحد أغرب الاكتشافات حتى الآن هو أن النجوم الثنائية تميل إلى أن تكون بنفس كتلة شركائها.
'هذا غريب حقًا' said El-Badry ، 'نظرًا لأن معظم هذه العناصر مفصولة بمئات أو آلاف الوحدات الفلكية ، لذا فهي متباعدة جدًا لدرجة أنه وفقًا لنظريات تكوين النجوم التقليدية ، يجب أن تكون كتلها عشوائية. لكن البيانات تروي قصة مختلفة: فهم يعرفون شيئًا عن جماهير رفاقهم '.
يعتقد البدري أن أفضل تفسير لهذه الظاهرة هو أن النجوم لابد أن تكون قد تشكلت بالقرب من بعضها البعض ، ثم تلاشت فيما بعد بفعل جاذبية النجوم والأجسام الأخرى التي تمر عبر النظام.
من المؤكد أن تظهر المزيد من المفاجآت بينما يبحث علماء الفلك في الكتالوج الجديد. لقد بدأنا للتو في رسم خريطة لتكوين جوار المجرة المحلي لدينا. تقدم الأنظمة الثنائية أدوات جديدة لتمييز محيطنا ، وعندما تقترن بمعرفتنا الموسعة بأنواع النجوم ، وسحب الغاز ، والكواكب الخارجية ، ستساعدنا أنظمة النجوم الثنائية على فهم مكانتنا في المجرة بشكل أفضل من أي وقت مضى.
يتعلم أكثر:
- كريم البدري ، هانز والتر ريكس ، تايلر إم هاينز. 'مليون ثنائي من Gaia eDR3: اختيار العينة والتحقق من عدم اليقين في Gaia parallax.' الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، 2021.
- روبرت ساندرز ، 'النجوم الثنائية في كل مكان حولنا ، تظهر خريطة جديدة للأحياء الشمسية.' أخبار بيركلي.
عرض فنان لملايين النجوم الثنائية التي تمت ملاحظتها في المناطق المجاورة للأرض. الائتمان: فيديو UC Berkeley بواسطة Roxanne Makasdjian ، استنادًا إلى الرسوم المتحركة لـ Jackie Faherty و AMNH وبيانات كريم البدري.
